(57)【要約】【課題】簡便でかつ効率的に階調を補間することのできる画像処理装置、画像処理プログラム、画像処理方法及び記録媒体を提供する。【解決手段】処理対象の原画像を選択する画像選択ステップ（Ｓ０１）と、原画像全体の輝度を変更する輝度変更ステップ（Ｓ０２）と、前記輝度変更ステップで輝度が変更された処理画像の各画素の輝度の修正値を算出する修正値算出ステップ（Ｓ１１〜Ｓ１６）と、前記修正値算出ステップで算出した各画素の輝度の修正値で前記処理画像の各画素の輝度を修正する輝度修正ステップ（Ｓ１７）とを有し、前記修正値算出ステップは、前記処理画像の各画素の輝度及び各画素位置における輝度変化の大きさに応じて前記輝度の修正値を算出する画像処理方法である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象の原画像を選択する画像選択ステップと、
原画像全体の輝度を変更する輝度変更ステップと、
前記輝度変更ステップで輝度が変更された処理画像の各画素の輝度の修正値を算出する修正値算出ステップと、
前記修正値算出ステップで算出した各画素の輝度の修正値で、前記処理画像の各画素の輝度を修正する輝度修正ステップとを有し、
前記修正値算出ステップは、
前記処理画像の各画素の輝度及び各画素位置における輝度変化の大きさに応じて前記輝度の修正値を算出することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記修正値算出ステップは、
前記処理画像の各画素位置における輝度の変化の大きさを表す輝度変化値を算出する輝度変化算出ステップと、
前記処理画像の各画素をその輝度の大小に応じて複数のグループに分割するグループ分割ステップと、
前記グループ毎に輝度の修正値を算出するグループ修正値算出ステップと、
前記グループ修正値算出ステップで算出したグループの輝度修正値を、前記輝度変化算出ステップで算出された各画素の輝度の変化値に応じて割り当てる修正値割り当てステップを有し、
前記修正値割り当てステップは、前記輝度の変化の絶対値が大きい画素ほど大きく輝度を修正することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記輝度変更ステップは、原画像のコントラストが強くなるように各画素の輝度を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
【請求項４】
画像処理装置で実行される画像処理プログラムであって、
処理対象の原画像を選択する画像選択ステップと、
原画像全体の輝度を変更する輝度変更ステップと、
前記輝度変更ステップで輝度が変更された処理画像の各画素の輝度の修正値を算出する修正値算出ステップと、
前記修正値算出ステップで算出した各画素の輝度の修正値で、前記処理画像の各画素の輝度を修正する輝度修正ステップとを有し、
前記修正値算出ステップは、
前記処理画像の各画素の輝度及び各画素位置における輝度変化の大きさに応じて前記輝度の修正値を算出することを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項５】
前記修正値算出ステップは、
前記処理画像の各画素位置における輝度の変化の大きさを表す輝度変化値を算出する輝度変化算出ステップと、
前記処理画像の各画素をその輝度の大小に応じて複数のグループに分割するグループ分割ステップと、
前記グループ毎に輝度の修正値を算出するグループ修正値算出ステップと、
前記グループ修正値算出ステップで算出したグループの輝度修正値を、前記輝度変化算出ステップで算出された各画素の輝度の変化値に応じて割り当てる修正値割り当てステップを有し、
前記修正値割り当てステップは、前記輝度の変化の絶対値が大きい画素ほど大きく輝度を修正することを特徴とする請求項４に記載の画像処理プログラム。
【請求項６】
前記輝度変更ステップは、原画像のコントラストが強くなるように各画素の輝度を変更することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像処理プログラム。
【請求項７】
処理対象の原画像を選択する画像選択手段と、
原画像全体の輝度を変更する輝度変更手段と、
前記輝度変更手段で輝度が変更された処理画像の各画素の輝度の修正値を算出する修正値算出手段と、
前記修正値算出手段で算出した各画素の輝度の修正値で、前記処理画像の各画素の輝度を修正する輝度修正手段とを有し、
前記修正値算出手段は、
前記処理画像の各画素の輝度及び各画素位置における輝度変化の大きさに応じて前記輝度の修正値を算出することを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】
前記修正値算出手段は、
前記処理画像の各画素位置における輝度の変化の大きさを表す輝度変化値を算出する輝度変化算出手段と、
前記処理画像の各画素をその輝度の大小に応じて複数のグループに分割するグループ分割手段と、
前記グループ毎に輝度の修正値を算出するグループ修正値算出手段と、
前記グループ修正値算出手段で算出したグループの輝度修正値を、前記輝度変化算出手段で算出された各画素の輝度の変化値に応じて割り当てる修正値割り当て手段を有し、
前記修正値割り当て手段は、前記輝度の変化の絶対値が大きい画素ほど大きく輝度を修正することを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記輝度変更手段は、原画像のコントラストが強くなるように各画素の輝度を変更することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
画像処理プログラムを記録した記録媒体であって、
処理対象の原画像を選択する画像選択ステップと、
原画像全体の輝度を変更する輝度変更ステップと、
前記輝度変更ステップで輝度が変更された処理画像の各画素の輝度の修正値を算出する修正値算出ステップと、
前記修正値算出ステップで算出した各画素の輝度の修正値で、前記処理画像の各画素の輝度を修正する輝度修正ステップと
をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録し、
前記修正値算出ステップは、
前記処理画像の各画素の輝度及び各画素位置における輝度変化の大きさに応じて前記輝度の修正値を算出することを特徴とする画像処理プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡便でかつ効率的に階調を補間することのできる画像処理方法、画像処理プログラム、画像処理装置及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、階調変換などの画像処理を施すと、階調が不連続になる所謂トーンジャンプが発生する。このトーンジャンプが発生することにより、画像には擬似輪郭と呼ばれる縞模様が現れる。  
そこで、階調の不連続、即ち階調に生じた隙間を補間して擬似輪郭を目立たなくする技術が開発されている。例えば、特許文献１には、画像の輝度分布を求めその隙間を埋める技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３１８４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に記載の技術では、輝度分布の隙間を埋めるためのノイズを発生する機能とそのノイズを画素に対して処理する機能が必要となる。従って、輝度分布と画像データの画素を対応付ける必要があるため、必ずしも簡便で効率的に処理できるとは言えなかった。  
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、簡便でかつ効率的に階調を補間することのできる画像処理方法、画像処理プログラム、画像処理装置及び記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための、本発明に係る請求項１に記載の画像処理方法は、処理対象の原画像を選択する画像選択ステップと、原画像全体の輝度を変更する輝度変更ステップと、前記輝度変更ステップで輝度が変更された処理画像の各画素の輝度の修正値を算出する修正値算出ステップと、前記修正値算出ステップで算出した各画素の輝度の修正値で、前記処理画像の各画素の輝度を修正する輝度修正ステップとを有し、前記修正値算出ステップは、前記処理画像の各画素の輝度及び各画素位置における輝度変化の大きさに応じて前記輝度の修正値を算出する。
【０００５】
また、本発明に係る請求項２に記載の画像処理方法は、上記記載の発明である画像処理方法において、前記修正値算出ステップは、前記処理画像の各画素位置における輝度の変化の大きさを表す輝度変化値を算出する輝度変化算出ステップと、前記処理画像の各画素をその輝度の大小に応じて複数のグループに分割するグループ分割ステップと、前記グループ毎に輝度の修正値を算出するグループ修正値算出ステップと、前記グループ修正値算出ステップで算出したグループの輝度修正値を、前記輝度変化算出ステップで算出された各画素の輝度の変化値に応じて割り当てる修正値割り当てステップを有し、前記修正値割り当てステップは、前記輝度の変化の絶対値が大きい画素ほど大きく輝度を修正する。
【０００６】
また、本発明に係る請求項３に記載の画像処理方法は、上記記載の発明である画像処理方法において、前記輝度変更ステップは、原画像のコントラストが強くなるように各画素の輝度を変更する。
【０００７】
また、本発明に係る請求項４に記載の画像処理プログラムは、画像処理装置で実行される画像処理プログラムであって、処理対象の原画像を選択する画像選択ステップと、原画像全体の輝度を変更する輝度変更ステップと、前記輝度変更ステップで輝度が変更された処理画像の各画素の輝度の修正値を算出する修正値算出ステップと、前記修正値算出ステップで算出した各画素の輝度の修正値で、前記処理画像の各画素の輝度を修正する輝度修正ステップとを有し、前記修正値算出ステップは、前記処理画像の各画素の輝度及び各画素位置における輝度変化の大きさに応じて前記輝度の修正値を算出する。
【０００８】
また、本発明に係る請求項５に記載の画像処理プログラムは、上記記載の発明である画像処理プログラムにおいて、前記修正値算出ステップは、前記処理画像の各画素位置における輝度の変化の大きさを表す輝度変化値を算出する輝度変化算出ステップと、前記処理画像の各画素をその輝度の大小に応じて複数のグループに分割するグループ分割ステップと、前記グループ毎に輝度の修正値を算出するグループ修正値算出ステップと、前記グループ修正値算出ステップで算出したグループの輝度修正値を、前記輝度変化算出ステップで算出された各画素の輝度の変化値に応じて割り当てる修正値割り当てステップを有し、前記修正値割り当てステップは、前記輝度の変化の絶対値が大きい画素ほど大きく輝度を修正する。
【０００９】
また、本発明に係る請求項６に記載の画像処理プログラムは、上記記載の発明である画像処理プログラムにおいて、前記輝度変更ステップは、原画像のコントラストが強くなるように各画素の輝度を変更する。
【００１０】
また、本発明に係る請求項７に記載の画像処理装置は、処理対象の原画像を選択する画像選択手段と、原画像全体の輝度を変更する輝度変更手段と、前記輝度変更手段で輝度が変更された処理画像の各画素の輝度の修正値を算出する修正値算出手段と、前記修正値算出手段で算出した各画素の輝度の修正値で、前記処理画像の各画素の輝度を修正する輝度修正手段とを有し、前記修正値算出手段は、前記処理画像の各画素の輝度及び各画素位置における輝度変化の大きさに応じて前記輝度の修正値を算出する。
【００１１】
また、本発明に係る請求項８に記載の画像処理装置は、上記記載の発明である画像処理装置において、前記修正値算出手段は、前記処理画像の各画素位置における輝度の変化の大きさを表す輝度変化値を算出する輝度変化算出手段と、前記処理画像の各画素をその輝度の大小に応じて複数のグループに分割するグループ分割手段と、前記グループ毎に輝度の修正値を算出するグループ修正値算出手段と、前記グループ修正値算出手段で算出したグループの輝度修正値を、前記輝度変化算出手段で算出された各画素の輝度の変化値に応じて割り当てる修正値割り当て手段を有し、前記修正値割り当て手段は、前記輝度の変化の絶対値が大きい画素ほど大きく輝度を修正する。
【００１２】
また、本発明に係る請求項９に記載の画像処理装置は、上記記載の発明である画像処理装置において、前記輝度変更手段は、原画像のコントラストが強くなるように各画素の輝度を変更する。
【００１３】
また、本発明に係る請求項１０に記載の記録媒体は、画像処理プログラムを記録した記録媒体であって、処理対象の原画像を選択する画像選択ステップと、原画像全体の輝度を変更する輝度変更ステップと、前記輝度変更ステップで輝度が変更された処理画像の各画素の輝度の修正値を算出する修正値算出ステップと、前記修正値算出ステップで算出した各画素の輝度の修正値で、前記処理画像の各画素の輝度を修正する輝度修正ステップとをコンピュータで実行させるためのプログラムを記録し、前記修正値算出ステップは、前記処理画像の各画素の輝度及び各画素位置における輝度変化の大きさに応じて前記輝度の修正値を算出する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る画像処理技術によれば、簡便でかつ効率的に階調を補間することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［第１の実施の形態］  
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像処理装置１０の構成を示す図である。画像処理装置１０は、表示部１１、操作部１２、画像入力部１３、メモリ１５、プログラムメモリ１６及び処理部１７を備えている。
【００１６】
表示部１１は、ＣＲＴまたは液晶モニタである。操作部１２は、ユーザからの操作指示入力を受取るためのキーボード、マウス等の入力デバイスである。画像入力部１３は、例えば、記録媒体やデジタルカメラ等の外部装置（不図示）から画像フアイル等の情報を取得するためのインターフェースである。メモリ１５は、画像ファイル等の各種データを格納するバッファメモリである。プログラムメモリ１６は、画像処理装置１０の各機能を制御するプログラムを保存する。処理部１７は、画像処理装置１０の動作を統括的に制御する。
【００１７】
続いて、画像処理の手順について説明する。  
図２は、階調変換処理の手順を示す図である。  
ユーザが操作部１２から画像処理対象の画像を指定すると、ステップＳ０１において、処理部１７はメモリ１５から対象の画像を抽出する。そして、その画像をスキャニングして原信号を取得する。なお、画像は２次元であるため、一次元方向にスキャニングして得られる原信号は複数本存在するが、以下では、説明を簡単にするため、一次元信号に基づいて説明する。
【００１８】
図３は、原信号を示す図である。  
図３の（１）に示すテーブルＡは、読み出した画素毎の強度値を表している。  
図３の（２）に示すグラフＡは、原信号の波形を表している。グラフＡの縦軸は、画像データの強度（輝度等）を表し、横軸は画素の位置を表している。  
図３の（３）に示すグラフＡ’は、画像データの強度分布を表している。グラフＡ’の横軸は画像データの強度を表し、縦軸は画像データの強度の度数を表している。
【００１９】
図２に戻り、ユーザが操作部１２から階調変換を伴う画像処理を指定すると、ステップＳ０２において、処理部１７は指定された階調変換処理を実行する。
【００２０】
図４は、変換後の信号を示す図である。この変換は、ダイナミックレンジの拡大である。本実施の形態では、原画像のコントラストが強くなるような画像処理を対象としている。  
図４の（１）に示すテーブルＢは、ダイナミックレンジの拡大処理後の画素毎の強度値を表している。変換前の画像データの強度値Ａと、変換後の画像データの強度値Ｂとの間には式（１）で表される関係が成立する。  
Ｂ  ＝  （Ａ−８）×２  ＋  ８    …  式（１）  
即ち、強度値＝８を中心として、強度値＝８との差の２倍を新たな強度値としている。
【００２１】
図４の（２）に示すグラフＢは、ダイナミックレンジ拡大後の信号の波形を表している。  
図４の（３）に示すグラフＢ’は、画像データの強度分布を表している。式（１）からわかるように、変換後の画像データの強度値Ｂは偶数の値である。従って、強度値Ｂが奇数の値は存在せず、階調に隙間が生じている。これが、擬似輪郭の発生する原因である。
【００２２】
図５は、階調補間処理の手順を示す図である。  
ユーザが操作部１２から階調補間処理対象の画像を指定すると、ステップＳ１０において、処理部１７はメモリ１５から図３、図４に示す信号を抽出する。そして、ステップＳ１１において、その信号の平滑化処理を実行する。
【００２３】
図６は、平滑化した信号を示す図である。  
図６の（１）に示すテーブルＣは、平滑化後の画素毎の強度値を表している。  
平滑化は、該当する画素とその前後の画素について強度値を平均することで求める。例えば、左から４番目の画素の強度値１０．７は、図４の（１）の左から３、４、５番目の画素の強度値の平均値｛＝（１４＋１２＋６）／３｝として求められる。  
また、左端の画素の強度値６．７は、図４の（１）の左端の画素の強度値８と左から２番目の画素の強度値４の平均値｛＝（８＋８＋４）／３｝として求められる。
【００２４】
図６の（２）に示すグラフＣは、平滑化後の信号の波形を表している。グラフＣの縦軸は、画像データの強度（輝度等）を表し、横軸は画素の位置を表している。平滑化によって波形のピークが減少し、なだらかな形状となっている。  
なお、平滑化の処理手法は上述の単純平均だけでなく、加重平均処理など公知の他の平滑化処理方法を適用することができる。  
また、２次元の信号を対象とするときは、前後の画素のみでなく、上下左右の画素、あるいは、周囲の画素を対象として平滑化処理を行っても良い。
【００２５】
図５に戻り、ステップＳ１２において、平滑化後の信号Ｃと階調変換後の信号Ｂとの差を求める。  
図７は、差の信号を示す図である。  
図７の（１）に示すテーブルＤは、差の演算後の画素毎の強度値を表している。即ち、テーブルＤの値は、図６の（１）に示すテーブルＣの値から、図４の（１）に示すテーブルＢの値を減算することで求められる。
【００２６】
図７の（２）に示すグラフＤは、減算後の信号の波形を表している。グラフＣの縦軸は、画像データの強度（輝度等）を表し、横軸は画素の位置を表している。  
この減算処理によって、擬似的に高周波フィルタ処理あるいは微分処理が実行される。即ち、階調変換後のグラフＢにおいて負の方向に輝度変化が大きい画素位置の値は大きい正の値となり、正の方向に輝度変化が大きい画素位置の値は大きい負の値となる。また、輝度変化の少ない画素位置の値は０に近い値となる。
【００２７】
図５に戻り、ステップＳ１３において、画素位置（Ｎ）毎のテーブルＢの値、テーブルＤの値からなる図８に示すテーブルＥを作成する。  
図５のステップＳ１４において、テーブルＥをソートした図９に示すテーブルＦを作成する。テーブルＦは、テーブルＢの値、テーブルＤの値、画素位置Ｎの順でソートされる。  
即ち、まずテーブルＢの値が小さい順（２，４、・・・）でソートされ、同じ値については、テーブルＤの値が小さい順でソートされる。
【００２８】
図５のステップＳ１５において、テーブルＢの値とテーブルＤの値とに基づいて、新たな値Ｍを割り当てた図１０に示すテーブルＧを生成する。  
この値Ｍには、補間を実現するために奇数の値が含まれている。例えば、図１０の矢印を付した部分は、Ｂの値が８のグループである。このグループでテーブルＤの値が０に近い部分、即ち中央に位置する部分は値８を変更しない。  
しかし、このグループでテーブルＤの値の絶対値が大きい部分、即ち端部に位置する部分は、７または９に値を変更する。
【００２９】
端部に位置する画像の値を奇数の値に変更するのは、テーブルＤの値の絶対値が大きい部分は、輝度が変化する領域に近い位置にその画素が属している、即ち、輝度の変化の境界に近い位置（擬似輪郭位置）にその画素があると考えられるからである。  
また、中央部分の画像の値を変更しないのは、テーブルＤの値が０に近い部分は、輝度が変動していない部分、即ち、輝度が変化する領域から離れた位置にその画素があると考えられるからである。
【００３０】
図５のステップＳ１６において、新たな値Ｍを画素位置Ｎ順にソートした図１１に示すテーブルＨを生成する。  
そしてステップＳ１７において、結果を表示部１１に出力する。
【００３１】
図１２は、補間した信号を示す図である。  
図１２の（１）に示すテーブルＩは、補間後の画素毎の強度値を表している。この値は、テーブルＨの新しい値Ｍに対応したものである。  
図１２の（２）に示すグラフＩは、補間後の信号の波形を表している。グラフＩの縦軸は、画像データの強度（輝度等）を表し、横軸は画素の位置を表している。図４の（２）に示す補間前のグラフＢと比較すると、階段状の形状が滑らかな形状になっている。  
図１２の（３）に示すグラフＩ’は、画像データの強度分布を表している。この図からわかるように、階調の隙間は補間によって埋められ、この結果、擬似輪郭の発生が防止されていることがわかる。
【００３２】
なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。
【００３３】
更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。
【００３４】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示す図。
【図２】階調変換処理の手順を示すフロー図。
【図３】原信号を示す図。
【図４】変換後の信号を示す図。
【図５】階調補間処理の手順を示すフロー図。
【図６】平滑化した信号を示す図。
【図７】差の信号を示す図。
【図８】画素位置毎のテーブルの値を示す図。
【図９】ソートしたテーブルを示す図。
【図１０】新たな値を割り当てたテーブルを示す図。
【図１１】新たな値を画素位置順にソートしたテーブルを示す図。
【図１２】補間した信号を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１０…画像処理装置、１１…表示部、１２…操作部、１３…画像入力部、１５…メモリ、１６…プログラムメモリ、１７…処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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